半導(dǎo)體器件在經(jīng)過ESD之后，失效表現(xiàn)我們大致可以歸結(jié)到以下兩種：一個(gè)就是由于高電壓和高電場(chǎng)所導(dǎo)致介質(zhì)擊穿而造成的失效；還有一個(gè)就是由于靜電放電時(shí)的大電流造成的器件局部或者整體的過熱燒毀而造成的器件失效。

一、高壓高場(chǎng)導(dǎo)致的介質(zhì)擊穿

半導(dǎo)體器件中存在著很多種介質(zhì)材料，每種都有著不同的介電能力，并且工藝的不同，同一材料的不同厚度的介電能力也不同。當(dāng)發(fā)生靜電放電時(shí)，如果靜電脈沖電壓超過其介電能力，則會(huì)將介質(zhì)擊穿。當(dāng)然，這種情況也是有情有重的，重的可能導(dǎo)致器件直接失效。

根據(jù)半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)和工藝的不同，較容易發(fā)生擊穿的主要有下面幾種：

①柵氧化層介質(zhì)擊穿

對(duì)于MOS或者IGBT這類結(jié)構(gòu)的器件，由于柵氧化層厚度相對(duì)較薄，如果加在它們上面的靜電電壓超過其本身介質(zhì)的耐壓的話，就會(huì)發(fā)生靜電擊穿。這就是為什么我們實(shí)際使用中，要注意IGBT的柵射極不要用手觸摸，或者加上銅箔包裹保護(hù)，為了就是防止靜電。

②金屬層間介質(zhì)擊穿

半導(dǎo)體集成電路為了實(shí)現(xiàn)多層金屬布線，需要金屬層之間淀積相應(yīng)的介質(zhì)層，用于隔絕金屬。當(dāng)靜電電壓超過這層介質(zhì)時(shí)，就會(huì)發(fā)生介質(zhì)擊穿，造成本應(yīng)隔絕的金屬之間短路，造成器件失效。

③多晶硅上的介質(zhì)擊穿

很多半導(dǎo)體在工藝中使用多晶硅作為柵極的鏈接或者作為電阻，同時(shí)在多晶硅上通常會(huì)進(jìn)行一些金屬布線。為了使多晶硅與金屬隔離，通常也會(huì)淀積相應(yīng)的介質(zhì)層，跟上述金屬層間介質(zhì)擊穿類似。

④場(chǎng)介質(zhì)層擊穿

作為器件中的無源區(qū)域，其上面的場(chǎng)介質(zhì)層厚度一般都比較厚，相對(duì)于其他區(qū)域來說，耐壓也相對(duì)較大。但是如果由于后期工藝中的焊接等使介質(zhì)受損，那么有靜電放電時(shí)，這個(gè)區(qū)域有可能越容易發(fā)生靜電擊穿，從而使器件失效。

二、大電流導(dǎo)致的器件失效

半導(dǎo)體各結(jié)構(gòu)中，除了介質(zhì)不導(dǎo)電外，其他結(jié)構(gòu)在工作中都會(huì)有一定的電流。由于材料或者結(jié)構(gòu)的不同，它們承受的電流大小也不一樣，當(dāng)靜電電流超過其所能承受的電流時(shí)，就會(huì)使由于大電流過熱而損壞。

①PN結(jié)過流損傷

PN結(jié)作為半導(dǎo)體中的基本結(jié)構(gòu)，其正向 能承受的電流較大，而反向在PN結(jié)擊穿前只有很小的反向漏電流存在，當(dāng)反向擊穿時(shí)會(huì)出現(xiàn)較大的反向擊穿電流。但無論P(yáng)N結(jié)處于正向還是反向，靜電電流超過PN結(jié)的承受能力時(shí)，都容易使PN結(jié)局部過熱，導(dǎo)致局部燒毀而造成短路。

②金屬導(dǎo)線的燒毀

盡管金屬導(dǎo)線本身的導(dǎo)電能力很強(qiáng)，但是在半導(dǎo)體器件中的金屬連接線由于各種要求不同，有些金屬連接線的電流承受能力不是很大，當(dāng)靜電電流超過其承受能力時(shí)，也會(huì)出現(xiàn)過熱燒毀，導(dǎo)致其斷開的現(xiàn)象。

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